进程和线程（续）

线程

1.线程传参

• 使用第四个参数实现对线程内部的传参

  代码实现：

  #include <stdio.h>
  #include <string.h>
  #include <dirent.h>
  #include <sys/types.h>
  #include <pthread.h>
  #include <unistd.h>typedef struct pthread_arg{pthread_t tid;char threadname[32];int sleeptime;
  }pthread_arg_t;void *thread(void *arg){pthread_arg_t *parg = arg;printf("%s(TID:%#lx)开始执行\n",parg->threadname,parg->tid);while(1){printf("%s正在执行\n",parg->threadname);sleep(parg->sleeptime);}return NULL;
  }int main(void){int i = 0;pthread_arg_t args[4] = {{0,"采集线程", 1},{0, "存储线程", 2},{0, "显示线程", 5},{0, "日志线程", 10}};for(i = 0;i < 4;i++){pthread_create(&args[i].tid,NULL,thread,&args[i]);}for(i = 0;i < 4;i++){pthread_join(args[i].tid,NULL);}return 0;
  }
  

2.线程属性

• 加入属性：线程结束需要pthread_join手动回收，但是可以完成线程间同步
• 分离属性：线程结束后系统自动回收线程空间

1. pthread_attr_init

   原型：int pthread_attr_init(pthread_attr_t *attr);
   功能：线程属性初始化
   参数：attr：线程属性空间的首地址
   

2. pthread_attr_setdetachstate

   原型：int pthread_attr_setdetachstate(pthread_attr_t *attr, int detachstate);
   功能：将线程属性设置为分离属性
   参数：attr：线程属性空间的首地址detachstate：属性PTHREAD_CREATE_DETACHED	分离属性PTHREAD_CREATE_JOINABLE	加入属性
   

3. pthread_attr_destroy

   原型：int pthread_attr_destroy(pthread_attr_t *attr);
   功能：线程属性销毁
   参数：attr：线程属性空间的首地址
   

3.线程间通信

1.概念

• 多个线程间传递信息

2.方式

采用全局变量

• 原因：进程是操作系统分配的最小单元；每个进程空间独立，包含文本段，数据段（全局变量），系统数据段；一个进程中的多个线程独享栈空间，而文本段，数据段，堆区进程多线程共享
• 多线程同时操作共享空间会引发资源竞争，需要加上互斥锁解决资源竞争问题

3.互斥锁

1. 概念

   • 解决资源竞争的一种方式，可以看成是一种资源

   • 只能加锁一次，加锁期间不能再次加锁，也不能强制占有一个已经加锁的锁资源，必须等待锁资源释放，也就是解锁后才能继续操作该锁

   • 加锁和解锁中间的代码称为临界代码，也称为临界区

   • 只能防止多个线程对资源的竞争，不能决定代码的先后执行顺序

   • 原子操作：CPU执行原子操作时无法切换调度任务

2. 使用方式

   • 定义互斥锁
   • 对锁初始化
   • 操作全局资源前先加锁
   • 如果加锁成功则完成对全局资源操作
   • 如果加锁失败则表示有人占用资源，必须等待其余人释放锁资源才能加锁成功
   • 直到加锁成功使用该全局资源

3. 函数接口

   1. pthread_mutex_init

      原型：int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *restrict mutex, const pthread_mutexattr_t *restrict attr);
      功能：初始化互斥锁
      参数:mutex:互斥锁空间首地址attr:属性，默认为NULL
      返回值：成功返回0失败返回-1
      

   2. pthread_mutex_lock

      原型：int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);
      功能：互斥锁加
      

   3. pthread_mutex_unlock

      原型：int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);
      功能：互斥锁解
      

   4. pthread_mutex_destroy

      原型：int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);
      功能：互斥锁销毁
      

4.死锁

1. 概念
   • 多线程由于加锁解锁不合理导致程序无法继续向下运行的状态
2. 产生的条件
   • 互斥条件
   • 不可剥夺条件
   • 请求保持条件
   • 循环等待条件
3. 避免死锁
   • 加锁顺序保持一致
   • 使用pthread_mutex_trylock替换pthread_mutex_lock

5.信号量

1. 概念

   • 信号量是一种资源
   • 信号量只能完成初始化，销毁，申请，释放四种操作
   • 如果信号量资源数为0，申请资源会阻塞等待，直到占用资源的任务释放资源，资源数不为0时才能申请到资源并继续向下执行
   • 释放资源不会阻塞

2. 函数接口

   1. sem_init

      原型：int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);
      功能：初始化信号量
      参数：sem：信号空间首地址pshared：0：一个进程的多个线程间共享！0：多个进程间共享value：初始化的资源的值	
      返回值：成功返回0失败返回-1
      

   2. sem_destroy

      原型：int sem_destroy(sem_t *sem);
      功能：销毁信号量
      参数：sem：信号量空间的首地址
      返回值：成功返回0失败返回-1
      

   3. sem_wait

      原型：int sem_wait(sem_t *sem);
      功能：申请信号量
      参数：sem：信号量空间的首地址
      返回值：成功返回0失败返回-1
      

      • 申请信号量会使信号量资源数为-1
      • 如果信号量资源数为0，则会阻塞等待，直到有任务释放资源，才能拿到资源并继续向下执行

   4. sem_post

      原型：int sem_post(sem_t *sem);
      功能：
      释放信号量
      参数：
      sem:信号量空间首地址
      返回值:
      成功返回0
      失败返回-1
      

习题

编写三个线程任务，线程一循环打印‘A’,线程一循环打印‘B’,线程一循环打印‘C’,要求打印出的字符顺序总为ABC

代码实现：

#include<stdio.h>
#include<pthread.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
#include<semaphore.h>sem_t sem_wa;
sem_t sem_wb;
sem_t sem_wc;void *thread1(void *arg){while(1){sem_wait(&sem_wa);printf("A\n");sem_post(&sem_wb);}return NULL;
}
void *thread2(void *arg){while(1){sem_wait(&sem_wb);printf("B\n");sem_post(&sem_wc);}return NULL;
}
void *thread3(void *arg){while(1){sem_wait(&sem_wc);printf("C\n");sem_post(&sem_wa);}return NULL;
}int main(void){pthread_t tid1;pthread_t tid2;pthread_t tid3;sem_init(&sem_wa,0,1);sem_init(&sem_wb,0,0);sem_init(&sem_wc,0,0);pthread_create(&tid1,NULL,thread1,NULL);pthread_create(&tid2,NULL,thread2,NULL);pthread_create(&tid3,NULL,thread3,NULL);pthread_join(tid1,NULL);pthread_join(tid2,NULL);pthread_join(tid3,NULL);sem_destroy(&sem_wa);sem_destroy(&sem_wb);sem_destroy(&sem_wc);return 0;
}